文档介绍：广西推荐 2013 年度国家科学技术奖项目公示
根据《关于 2013 年度国家科学技术奖励推荐工作的通知》
(国科奖字〔2012〕59 号)等有关规定,现将广西推荐 2013
年度国家科学技术奖项目(技术发明奖 1 项、科学技术进步奖 3
项)相关信息公示,接受社会监督。公示期 5 天。对公示项目
持有异议的可书面向我厅提出,逾期不予受理。
通信地址:广西南宁市新竹路 20 号广西科技厅成果管理与
科学技术普及处
邮编:530012
联系人:黎卫红
电话:0771-2630985
广西壮族自治区科学技术厅
2013 年 1 月 18 日
挖掘机电液控制关键技术研究及产业化
(推荐奖种:国家技术发明奖)
(一) 项目名称
挖掘机电液控制关键技术研究及产业化
(二) 完成单位
广西柳工机械股份有限公司
(三) 完成人员
蔡登胜(1)、孙金泉(2)、章二平(3)、初长祥(4)、罗维(5)、韦
赞洲(6)
(四) 项目内容简介
项目背景
国外品牌挖掘机针对挖掘机控制技术已进行多年的研究和应用,卡
特彼勒,小松等国际品牌都拥有自己独有的电液控制技术。受技术封锁
的影响,国内挖掘机产品在液压部件、电液控制等关键技术上受制于人,
无法与国外品牌抗衡。国内品牌要想可持续发展并在将来成为国际化的
品牌,必须有自己的核心关键技术。
2009 年时任中共中央政治局常委、国务院副总理李克强访问柳工,
对柳工关键技术研究取得成绩给予肯定和鼓励,并指出:柳工要在液压
件、电液智能化、基础件方面做更多的工作,争取能够实现替代进口,
进一步提高产品在国际市场上的竞争力。
国内外现状对比
电液控制技术在国外 80 年代初就开始应用于工程机械,进入 90 年
代后,随着计算机技术的发展,电液控制更进一步“智能化”,国内、外
挖机的电液控制关键技术差距进一步拉大。民族品牌基础薄弱,无法以
采购或合资的形式获取关键技术。
目前液压挖掘机电液控制关键技术在于发动机与液压系统匹配研究
方面。国外品牌把发动机与液压系统匹配研究作为节能技术的一个重要
突破口,主要研究解决发动机与泵、液压系统与负载的功率匹配问题,
从而达到整机功率的优化。而国内品牌只有 80 年代的传统液控技术,能
量的利用率在 20%左右,整机远未达到优化的效果,缺乏市场竞争力。
项目关键技术内容
柳工在消化吸收 863 项目成果的同时,同时对国外技术进行分析和
研究,并在实际测试和试验中不断改进。在解决发动机与泵、液压系统
与负载的功率匹配问题时,创新性提出了自己的关键控制技术,即前馈-
反馈 PID+模糊控制算法的控制技术。本方法提出以负流量压力作为前馈,
以发动机转速和主泵压力作为反馈的控制方法,结合不同工况的模糊算
法,从而实现油泵的吸收功率与柴油机的输出功率最优匹配;极大提高
了工作效率而且还达到节能的要求。该控制方法于 2005 获得国家发明专
利和软件著作权。
作为该关键技术的载体(挖掘机全功率控制器)的成功产业化,使
柳工摆脱对外资品牌对电液控制技术的封锁。使柳工产品在控制技术在
达到的同时,在成本上具有更多的竞争力,并在 2007 开始
小批量装机。
项目技术于 2009 年通过自治区级鉴定,达。项目技术研发
成功后,迅速获得在液压挖掘机上批量应用和稳定运行。现项目技术已应用
于 15T、20T、25T、36T 等 20 多个系列的液压挖掘机上。近三年,柳工配装
该控制器的挖掘机实现销售收入 70 多亿元,利润 8 亿元,税金 2 亿元。
(五) 创新点
(1) 挖掘机全功率控制方法这一发明专利的应用
本发明专利是采用前馈-反馈 PID 控制的一种方法,与传统 PID 的不
同之处在于:一般采集液压系统的压力和柴油机转速作为 PID 闭环控制
的输入,而我们的优点在于既吸收了传统 PID 控制精确的优点,又创新
引入负流量压力的控制参数,并按照近似模糊控制的算法,计算出前馈-
反馈的控制电流,另外将发动机转速的偏差通过传统 PID 算法计算出控
制电流。两种控制电流共同去驱动电液比例阀。从而达到实时控制油泵
的吸收功率,实现油泵与发动机的全功率匹配及发动机与液压系统的优
化配置。因此应用该专利的平台——挖掘机全功率控制器具有智能控制
的特点,减少了模式开关选择的繁琐,实现了自动功率优化匹配。其优
点是节能、提高功率利用率、增强作业效率、消除冲击,改善柴油机曲
线的平滑性、可以调节油泵的吸收功率,保证柴油机转速能稳定在给定
值。达